1276271 Material Coagulação e Floculação

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 Processo de neutralização de cargas negativas das partículas 
para uma melhor sedimentação e com isso diminuição dos 
sólidos suspensos. 
 Para este fim usa-se íons de alumínio e íons de ferro, forma-
se coloides. 
 A redução da carga da partícula diminui as forças de 
repulsão formando-se microaglomerados. Primeiro passo do 
processo de floculação. 
 Com a neutralização total das cargas, tem-se a formação dos 
Flocos. 
Coagulação 
 Objetivo: transformar as impurezas que se encontram em 
suspensão fina, em estado coloidal, e algumas que se 
encontram dissolvidas, em partículas que possam ser 
removidas pela decantação (sedimentação) e/ou filtração ou, 
em alguns casos, por flotação. 
Coagulação 
 Mistura Rápida 
 
 
 É a operação unitária cuja finalidade é a de obter o maior 
grau possível de homogeneização de dois ou mais 
compostos, de maneira que as taxas de reação ocorram de 
maneira uniforme em todo o volume considerado. 
Coagulação 
 Mistura Rápida 
 
 
 No tratamento de água, a mistura rápida busca uma 
distribuição uniforme dos coagulantes na água, de forma 
que todas as partículas tenham contato com os sais de ferro 
e alumínio, ou com os polímeros. 
Coagulação 
VISÃO DINÂMICA DO PROCESSO DE COAGULAÇÃO 
Solvente 
Coagulante 
Coloide 
 Os gradientes de velocidade utilizados para 
coagulantes metálicos hidrolisados devem estar 
compreendidos entre 700 e 1100 𝒔−𝟏, em um tempo de 
mistura de 5 segundos. 
 
Coagulação 
Coagulantes empregados em Engenharia Ambiental 
Dosagens e Testes dos coagulantes 
Dosagens de coagulantes usualmente empregados no 
tratamento de águas de abastecimento 
O pH e a Coagulação 
Faixa de pH para Coagulantes 
Se a água estiver ácida, é necessário acertar o pH 
antes de se proceder a coagulação. Para isto usa-se: 
 Se a água estiver básica, é necessário reduzir o pH 
antes de se proceder a coagulação. Para isto usa-se: 
𝑯𝟐𝑺𝑶𝟒 
Sistemas Coloidais - Aspectos 
 Coloides liofóbicos: São aqueles que formam um sistema 
heterogêneo com o solvente (Sistema Bifásico). Desta 
forma, distingue-se uma fase contínua (solvente) e uma 
fase dispersa (coloides). Uma vez que predomina um 
sistema bifásico, pode-se definir uma área de interface. 
SISTEMAS COLOIDAIS 
 Colóides liofílicos: São aqueles que formam um sistema 
homogêneo com o solvente (Sistema Unifásico). Desta 
forma, distingue-se uma única fase contínua tendo o 
solvente e o sistema coloidal como soluto. 
SISTEMAS COLOIDAIS 
 Quando a fase contínua é a água, os sistemas coloidais 
são denominados hidrofóbicos e hidrofílicos. 
ESTABILIDADE DE SISTEMAS 
COLOIDAIS 
 Sistemas coloidais hidrofóbicos: São sistemas instáveis, 
pois as interações com o solvente são pequenas. 
ESTABILIDADE DE SISTEMAS 
COLOIDAIS 
 Sistemas coloidais hidrofílicos: São sistemas estáveis, as 
interações com o solvente são tais que previnem o sistema 
contra alterações em sua “estrutura global”. 
ESTABILIDADE DE SISTEMAS 
COLOIDAIS 
 Movimento Browniano: Bombardeamento pelas 
moléculas de água. 
 
 Efeito Tyndall: Propriedade de dispersar a luz. A 
quantificação desta propriedade de um sistema 
coloidal é denominada nefelometria. 
 
 Comportamento Elétrico: Existência de cargas 
negativas e positivas na superfície do coloide. 
CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS 
COLOIDAIS 
{ 
Mecanismos de 
desestabilização de 
partículas coloidais 
 
 
•Compressão da Dupla Camada 
•Adsorção-neutralização 
•Varredura 
•Formação de Pontes Químicas 
 
Aumento da concentração de íons 
trivalentes 
Aumento da força iônica 
 
 
 Compressão da Dupla Camada 
Compressão da Dupla Camada 
Compressão da Dupla Camada 
Compressão da Dupla Camada 
 Quanto maior a carga do íon positivo, 
menor a quantidade requerida para 
coagulação 
 
 
Compressão da Dupla Camada 
 No caso do sódio, cálcio e alumínio 
 
 Concentrações molares, respectivamente 
 
 1, 𝟏𝟎−𝟐, 𝟏𝟎−𝟑 
 Formação de espécies hidrolisadas de 
carga positiva 
 Adsorção nas partículas coloidais 
 
 
 Ocorre em intervalo inferior a 1s e 
elevado gradiente de velocidade 
Adsorção-neutralização 
As partículas coloidais são adsorvidas e as 
suspensas envolvidas pelo precipitado de 
hidróxido de alumínio ou ferro 
 
 
 Arraste das partículas coloidais 
Varredura 
• Varredura 
 Polímeros orgânicos naturais ou sintéticos 
 
 Reduz as dosagens de coagulantes e confere ao 
floco maior densidade 
 
 São auxiliares da floculação 
 
 
Formação de Pontes Químicas 
 
 
Formação de Pontes Químicas 
• Hidráulicos – norma da ABNT - 12216 
 
ETAs do Brasil, dois tipos são os mais utilizados: 
 
- o medidor Parshall; 
- - a queda d'água originária de vertedouros 
 
Dispositivos de Mistura Rápida 
 
 
Dispositivos de Mistura Rápida 
 
Medidor Parshall 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dispositivos de Mistura Rápida 
 
Medidor Parshall 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dispositivos de Mistura Rápida 
 
Medidor Parshall 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dispositivos de Mistura Rápida 
 
Medidor Parshall 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dispositivos de Mistura Rápida 
 Vertedouro 
Coagulante (colocado em calha perfurada) para distribuição uniforme ao 
longo de toda a queda de água. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dispositivos de Mistura Rápida 
 Vertedouro 
Coagulante (colocado em calha perfurada) para distribuição uniforme ao 
longo de toda a queda de água. 
 
 
 
 
 
 
 
Vertedouro 
Vertedouro 
Vertedouro 
 
Dispositivos de Mistura Rápida 
 
 
• Mecanizados 
 
 
Escoamento Axial e Radial 
 
 
 
 
 
 
 
Dispositivos de Mistura Rápida 
 
• Mecanizados 
• NBR 12216 - agitadores mecanizados: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dispositivos de Mistura Rápida 
 
 
• Mecanizados 
 
 
 
 
 
 
 
Dispositivos de Mistura Rápida 
 
 
• Mecanizados 
 
 
 
 
 
 
 
 Definição: É um processo físico no qual as partículas 
coloidais são colocadas em contato umas com as outras, de 
modo a permitir o aumento do seu tamanho físico, 
alterando, desta forma, a sua distribuição granulométrica. 
 
 
Floculação 
 
 
 
 Na floculação, a água já coagulada se movimenta de tal 
forma dentro dos tanques, que permite que os flocos se 
misturem uns aos outros, ganhando peso, volume e 
consistência. 
 
 
 
 
Floculação 
 Após a coagulação, uma vez as partículas 
desestabilizadas, faz-se a agitação relativamente lenta com 
o objetivo de proporcionar encontros e transformar 
partículas menores em agregados maiores ou flocos. 
 
 
 
Floculação 
 No início do processo existem na água em tratamento 
muitas partículas desestabilizadas a serem reunidas. Por 
esse motivo, para propiciar choques entre elas, a agitação 
é lenta. Com o passar do tempo os flocos vão crescendo e o 
número de partículas vai diminuindo. 
 
 
 
Floculação 
 Com o aumento do tamanho dos agregados as forças de 
cisalhamento podem causar ruptura nos flocos, sendo, por 
esse motivo reduzidas ao longo do processo. 
 
 
 A agregação e a ruptura ocorrem simultaneamente, 
conduzindo a uma única distribuição do tamanho dos 
flocos. 
Floculação 
Floculação 
Floculação - Interações entre as partículas 
O número de encontrospor unidade de tempo resulta da 
ação de três mecanismos: 
 
 
•Interação pericinética; 
•Interação ortocinética; 
•Sedimentação diferenciada. 
Floculação - Interações entre as partículas 
Floculação Pericinética (Movimento Browniano) 
 
 As partículas coloidais apresentam um movimento 
aleatório devido ao seu contínuo bombardeamento pelas 
moléculas de água. A energia propulsora da floculação 
pericinética é a energia térmica do fluído. 
Floculação - Interações entre as partículas 
Floculação Ortocinética (Gradientes de Velocidade) 
 
 As partículas são colocadas em contato umas com as 
outras através do movimento do fluído (Presença de 
gradientes de velocidade). 
Floculação - Interações entre as partículas 
Floculação por Sedimentação Diferencial 
 
 Partículas coloidais com velocidades distintas podem 
chocar-se umas com as outras em um elemento de 
volume. 
PROCESSO DE FLOCULAÇÃO – Mistura lenta 
Floculadores hidráulicos 
 
•Floculadores hidráulicos de fluxo horizontal 
•Floculadores hidráulicos de fluxo vertical 
•Floculador Alabama 
•Floculadores em meio poroso 
PROCESSO DE FLOCULAÇÃO – Mistura lenta 
Floculadores hidráulicos 
 
Nesse tipo de dispositivo a água percorre um caminho 
cheio de mudanças de direção. São as chicanas de eixo 
horizontal ou eixo vertical, floculadores Alabama e de 
meio granular. 
PROCESSO DE FLOCULAÇÃO – Mistura lenta 
 Chicanas - Podem ser de fluxo horizontal ou vertical. 
 
 Conhecendo-se a perda de carga nos trechos é possível 
estimar o gradiente médio no canal. 
Chicanas 
Chicanas 
Chicanas 
Chicanas 
 Floculador de meio granular 
 
 Forma de tronco de pirâmide ou tronco de cone 
preenchida com material granular, geralmente seixos 
rolados selecionados. 
 
 A água é introduzida na parte inferior da estrutura e 
percorre o meio granular até o seu topo. A água é agitada 
ao passar pelos interstícios do meio granular, resultando 
na floculação. 
Floculadores Hidráulicos 
Floculadores Hidráulicos 
Floculadores Hidráulicos 
 Floculador tipo Alabama 
 
 É constituído de pelo menos cinco câmaras em série, 
 As passagens de água são localizadas na parte inferior e 
realizada por uma tubulação defletida para cima, de tal 
forma que a água necessite subir e descer para poder passar 
para outro compartimento. 
 As entradas e saídas devem ser localizadas em 
extremidades opostas para que o caminho seja o mais 
tortuoso possível. 
Floculadores Hidráulicos 
 Vantagens dos Floculadores Hidráulicos 
 
 Não depende de energia elétrica para o seu funcionamento, 
levando a redução de custos de operação e manutenção. 
 Não exigem mão de obra qualificada. 
 
 Desvantagens dos Floculadores Hidráulicos 
 
 Pouca flexibilidade em relação a variação de vazão; 
 Perda de carga elevada; 
 Impossibilidade de variação de velocidade (gradiente); 
 Agitação de forma não homogênea. 
Floculadores Mecânicos 
 Os agitadores podem ser de paletas de eixo horizontal ou 
vertical e do tipo turbina. 
Floculadores Mecânicos 
 Paletas de eixo vertical - tem o motor fixado na passarela e 
o eixo na vertical com as paletas fixadas a uma certa 
distancia do fundo. 
 Neste caso a largura do tanque deve ser de no máximo 8 
metros para que a agitação seja eficiente. 
 Deve-se prever no mínimo três tanques em série. 
Floculadores Mecânicos - Agitador Mecânico de Eixo Vertical 
Floculadores Mecânicos 
 Paletas de eixo horizontal 
 
 Nesse tipo de floculador vários agitadores podem ser 
acionados por uma mesmo eixo, sendo o motor 
normalmente instalado em um poço seco ao lado dos 
floculadores. 
 O local onde o eixo atravessa a parede está sujeito a 
vazamentos. Esse floculador é indicado para instalações de 
grande porte. 
Floculadores Mecânicos - Agitador Mecânico de Eixo Horizontal 
Floculadores Mecânicos - Agitador Mecânico de Eixo Horizontal 
Floculadores Mecânicos 
 Tipo turbina 
 
 É um equipamento que permite fácil regulagem do grau de 
agitação, pois são movimentados por motores com ajuste 
de frequência, permitindo, dessa forma, variar a rotação. 
 
 São mais recomendáveis para gradientes de velocidades 
superiores a 30 𝒔−𝟏em função da alta velocidade periférica 
Floculadores Mecânicos 
 Tipo turbina 
 
Floculadores Mecânicos 
 Dispositivos mecânicos 
 
 
 Agitadores de fluxo radial 
 Agitadores de fluxo axial 
 Agitadores de fluxo radial e axial 
Floculadores Mecânicos 
 Dispositivos mecânicos 
 
 
Floculadores Mecânicos 
Vantagens dos Floculadores mecânicos 
 
Perda de carga quase nula; Possiblidade de alteração da 
agitação; Agitação de forma homogênea 
 
 
Desvantagem dos Floculadores mecânicos 
 
Consumo de energia elétrica 
 
 Gradientes de velocidade situados entre 70 𝑺−𝟏e 10 𝑺−𝟏 
 
 Gradientes de velocidade escalonados e decrescentes de 
montante para jusante 
 
 03 a 05 câmaras de floculação em série 
 
 Tempo de detenção hidráulico situado entre 20 e 40 
minutos (Tratamento convencional) 
Floculação – Parâmetros de projeto